Mechanizmy mikrobiologicznej emisji silnego gazu cieplarnianego – N2O w regionach polarnych

Obszary polarne są miejscem zachodzenia gwałtownych i intensywnych zmian klimatycznych. Dopływ materii organicznej z rozmarzającej wieloletniej zmarzliny do warstwy aktywnej gleby powoduje wzrost aktywności metabolicznej mikroorganizmów, które wtórnie mogą wzmacniać efekt cieplarniany przez produkcję gazów cieplarnianych: dwutlenku węgla (CO2), metanu (CH4) i podtlenku azotu (N2O). Podczas gdy mechanizmy emisji CO2 i CH4 są stosunkowo dobrze poznane, wciąż niewiele wiadomo na temat emisji N2O, który charakteryzuje się 300 razy większym 100-letnim potencjałem do tworzenia efektu cieplarnianego niż CO2, a ponadto jest głównym gazem przyczyniającym się obecnie do zubożania warstwy ozonowej. Emisje N2O z wybranych gleb w rejonach polarnych polarnych (objętych np. rozmarzaniem wieloletniej zmarzliny i krioturbacją), należą do najwyższych spośród źródeł naturalnych. Gleby objęte rozmarzaniem wieloletniej zmarzliny mogą mieć znaczący wkład do globalnego budżetu N2O, wynoszący 0,8–7,1%. Ponadto wysokie emisje obserwuje się w pobliżu kolonii zwierząt, natomiast niskie, lub nawet ujemne na pustyniach polarnych.

Celem projektu jest poznanie mechanizmów prowadzących do emisji N2O w rejonach polarnych, w tym udziału psychrofilnych i psychrotolerancyjnych mikroorganizmów oraz osadzeniem ich w obiegu azotu. Planowane jest przeprowadzenie kompleksowych, interdyscyplinarnych badań z zakresu mikrobiologii środowiskowej i molekularnej oraz geochemii gleb polarnych. Plan badań zakłada: (1) zebranie materiału badawczego w obszarach arktycznych (Wyspa Spitsbergen) oraz antarktycznych (Wyspa Króla Jerzego); (2) charakterystykę warunków troficznych i środowiskowych panujących w glebach i osadach w oparciu o analizę geochemiczną; (3) charakterystykę szlaków metabolizmu azotu mikrobiocenozach regionów polarnych w oparciu o analizy „-omiczne”; (4) zbadanie zdolności mikrobiocenoz glebowych do emisji N2O w eksperymentach laboratoryjnych symulujących warunki naturalne (mikrokosmy). Realizacja projektu dostarczy wiedzy na temat ważnego zjawiska mikrobiologicznego o globalnych implikacjach, które w przyszłości może przyczynić się do dokładniejszego opracowywania modeli klimatycznych.